Imagerie nucleaire.docx

Optionnel anatomie – imagerie Imagerie nucléaire La base Pour obtenir des images, on utilise des photons ? produits par désexcitation nucléaire ou par changement d’état du noyau. Le passage d’un état énergétique excité à l’état fondamental induit la libération d’un photon ?. Voici quelques exemples d’isotopes radioactifs utilisés fréquemment en médecine nucléaire : Thallium 201Tl Technétium 99mTc Iode 131I et 123 I Pour obtenir une image on injecte un traceur ou radio-pharmaceutique en des quantités minimes. Classiquement, on dit qu’on l’injecte à l’état de traces et qu’il est suivi à la trace. Avantage : quantité infime (nmol à pmol) Voie d’administration Effet physiologique : image fonctionnelle d’un organe pour mettre en évidence son état et non plus simplement sa simple morphologie. Source En imagerie nucléaire, la source du radio-pharmaceutique est interne, le traceur devant être introduit à l’intérieur de l’organisme. Il doit se fixer à l’organe étudié. Cette fixation est réalisée : Soit directement (Tl, I) comme lors d’une scintigraphie thyroïdienne. Soit par l’intermédiaire d’une molécule vectrice comme lors d’une scintigraphie osseuse à 99mTc-DTPA (acide diéthylène-triamino-pentacétique technétié). Périodes Définitions, formules L’activité radioactive émanant de l’organe étudié diminue de deux manières : Décroissance physique du radio-pharmaceutique caractérisée par sa période physique Tp : temps au bout duquel le nombre de noyaux radioactifs a diminué de moitié. Métabolisme du radio-pharmaceutique ou de sa molécule vectrice caractérisé par sa période biologique Tb. À partir de ces deux périodes, on obtient la période effective selon la relation : Exemples de radio-pharmaceutiques La période du 99mTc est de 6 heures, celle de l’131I est de 8 jours. De cette période T dépendront les images que l’on souhaite réaliser et l’irradiation que pourra subir le patient. En radiobiologie, les effets du rayonnement varient avec la dose initiale administrée et selon la nature du radio-isotope. Par exemple, même si la dose de 99mTc est plus importante que celle d’131I, le rayonnement émis sera plus dangereux avec l’iode puisque sa période est plus importante. (cf. tableau 1) L’123I émet des photons moins énergétiques que l’131I. Malgré son coût important, ce radio-isotope est préférentiel chez l’enfant pour son degré moindre d’irradiation. L’indium 111In a une période de 67 heures. Il est utilisé pour localiser des tumeurs neuroendocrines. Sa protéine vectrice est la pentétréotide. Le krypton 81mKr a une période brève de 13 secondes. Ce gaz inhalé en continu permet de visualiser les conduits bronchiques. Le cobalt 57Co est utilisé comme repère anatomique de la glande thyroïde. Sa période est longue : 271 jours. Le gallium 67Ga a une période de 78 heures. Utilisé sous forme de citrate de gallium, il est employé à la recherche d’une sarcoïdose ou de myofasciite à macrophages. Il met en évidence le métabolisme de la transferrine. (cf. tableau 2) Radiobiologie et mesures de radioprotection Normes actuelles des doses maximales : Professionnels : 50 mSv/an, maximum 30 mSv par trimestre ou 100 mSv pour 5 ans. Public : 1 mSv/an. La dose absorbée s’exprime en Gray : 1 Gy = 1 J.kg-1 Dose équivalente = dose absorbée × qualité du rayonnement ; elle est exprimée en Sievert Sv. Images fonctionnelles L’imagerie nucléaire obtient des images fonctionnelles. Ce ne sont pas des images anatomiques comme en radiologie. On met en évidence la fonction d’un organe : Perfusion : recherche d’embolie pulmonaire grâce à l’injection d’albumine technétiée en intraveineux. Ventilation : visualisation de l’arbre bronchique avec le krypton ou un aérosol technétié. Filtration glomérulaire : obtention d’une courbe d’activité grâce au 99mTc-MAG3 (mercapto-acétyl-tri-glycine technétié). Métabolisme de l’iode : scintigraphie thyroïdienne ; métabolisme phosphocalcique avec une scintigraphie osseuse au 99mTc-DMSA (acide di-mercapto-succinique technétié). Toute image anormale témoigne d’une anomalie fonctionnelle. Formation de l’image scintigraphique La ?-caméra d’Anger Pour une radiographie classique, l’émetteur est extérieur au corps humain. Il s’agit d’une imagerie de transmission car le corps transmet le rayonnement issu d’une source externe. En médecine nucléaire, l’imagerie est dite d’émission puisque le corps est à l’origine du rayonnement. La ?-caméra va transformer ce rayonnement en un signal électrique qui donnera une image après traitement par un ordinateur. Elle se compose d’un collimateur séparé d’un photomultiplicateur par un cristal scintillant d’iodure de sodium. Le collimateur est une plaque de plomb percée d’orifices séparés par des septa isolants perpendiculaires au plan du collimateur. Seuls les photons perpendiculaires à la plaque pourront traverser, les autres seront arrêtés par les septa. Chaque photon d’un point du corps se projette en un point correspondant sur le photomultiplicateur. Pour des photons de différentes énergies, on utilise des collimateurs adaptés à chaque radio-pharmaceutique : Septa fins pour des traceurs de basse énergie : 99mTc. Septa moyens pour une énergie moyenne : 111In. Septa épais pour des traceurs de haute énergie : 131I. Une scintigraphie cérébrale nécessite une forte résolution. Les septa sont nombreux et très minces, ce qui sélectionnera fortement les photons ?. Ainsi de nombreux signaux seront perdus mais la qualité de l’image sera meilleure. Dans le cristal scintillant (Na+, I-), le photon ? dépose son énergie. Un guide de lumière adapte l’indice de réfraction du cristal à celui du photomultiplicateur pour éviter la réfraction du photon. Le photomultiplicateur transforme un signal lumineux en message électrique. Le spectro-mètre ne retient que les photons d’énergie suffisante. Tous les photons de plus faible énergie ne seront pas pris en compte pour élaborer le signal. Ces photons d’énergie plus basse peuvent être issus de la diffusion de Compton, de la diffusion élastique et ayant subi une auto-atténuation conséquente. La diffusion de Compton concerne des photons ? issus des électrons des couches les plus éloignées du noyau. La diffusion élastique est un cas particulier relatif à des photons ? issus d’électrons libres. Malgré leur passage à travers le collimateur, ces photons déviés n’auront pas une bonne valeur énergétique et ils ne seront pas comptabilisés. En moyenne, sur 10 000 photons ? émis par la source, un seul participera à la formation d’image. En couplant deux radio-pharmaceutiques, on peut calibrer le spectromètre pour relever deux types de photons ? caractérisés par deux degrés énergétiques différents. Cela permet une double scintigraphie. La tomographie par émission de positons La TEP utilise un émetteur ?+ comme le 18F-fluoro-déoxyglucose. L’annihilation est détectée grâce à des photons ? émis au même instant initialement calibré. Acquisition d’images Balayage, vitesse de balayage peu informative : H MDP (99mTc-hydroxy-méthylène-diphosphonate) = 20 à 25 cm/min 131I = 15 cm/min Plans fixes : Statique, pré-coup : on calibre préalablement le comptage minimum de photons ? à obtenir. Dynamique, pré-temps : on définit une durée de comptage (exemple : 4 s). La tomographie est caractérisée par : L’angle de rotation, la ?-caméra tournant autour du patient Le nombre d’images Le temps par image (exemple : une image de 15 s tous les 5°) La tomodensitométrie est caractérisée par un émetteur externe qui tourne autour du patient. C’est une imagerie de transmission. En tomoscintigraphie, l’émetteur est le patient, le récepteur (?-caméra) peut tourner autour. C’est une imagerie d’émission. Traitement des images Amélioration de la qualité des images : Contraste Contour des structures Calcul de paramètres biologiques : Zone d’intérêt Courbe d’activité en fonction du temps Reconstructions tomographiques Sémiologie : Hyperfixation Hypofixation Explorations scintigraphiques Avantages Ces examens ne sont pas invasifs. Par exemple, la scintigraphie pulmonaire ou la scintigraphie myocardique sont des examens non invasifs par rapport à une angiographie pulmonaire ou une coronarographie. La sensibilité est bonne, la VPN très satisfaisante. Inconvénients La spécificité est mauvaise, ces examens ne permettent pas un diagnostic positif de certitude mais seulement probabiliste. L’examen clinique illustre là toute son importance. La définition des images n’est pas précise, environ 1 cm. Les disponibilités des radioéléments sont limitées, leur coût de fabrication n’est pas négligeable…